利用有限元法對汽輪機高中壓轉子低周疲勞壽命損傷的研究.pdf

1、汽輪機轉子在運行過程中，承受的是交變熱應力，經過一定周期的循環(huán)，就會在其表面出現(xiàn)疲勞裂紋并可能逐漸擴展以致轉子斷裂，這對于汽輪機轉子的壽命損傷影響非常大。通過汽輪機高中壓轉子在冷態(tài)啟動過程中的低周疲勞壽命損傷的研究，對發(fā)電設備的安全、經濟性運行具有重要意義。 基于湘潭發(fā)電有限公司300MW機組高、中壓轉子結構，通過理論與經驗簡化汽輪機轉子幾何模型，利用Solidworks軟件建立起汽輪機轉子的物理模型，再結合通用有限元分析軟件A

2、LGOR進行計算分析。它強大的網格劃分和豐富的后處理功能，大大提高了計算結果的精度和效率。通過對轉子的有限元計算模型進行實體網格劃分，分析了在不同溫升率下轉子的溫度場與應力場以及溫升率對于溫度場和應力場的影響，研究結果溫升率是影響熱應力水平的主要因素。 以汽輪機轉子壽命評價方法，裂紋擴展理論和可靠性原理為基礎，根據應力計算結果，引進非線性連續(xù)力學損傷模型，計算了復雜應力狀態(tài)下轉子低周疲勞壽命損傷，得出最佳冷態(tài)啟動溫升率。與傳統(tǒng)的

3、單軸非線形損傷模型和Manson—Coffin累積損傷理論模型相比，由于引進三軸度因子，考慮了多軸應力對壽命損傷的影響，采用多軸連續(xù)損傷模型計算的結果更接近與工程實際情況。 通過對300MW汽輪機轉子溫度一熱應力場數(shù)值模擬的研究，較好地研究了溫升率一溫差、溫差一熱應力、應力一損傷、損傷一壽命關系及其規(guī)律，得出汽輪機冷態(tài)啟動時的最佳溫升率，并根據這些規(guī)律提出了合理優(yōu)化的冷態(tài)啟動方案，為安全、經濟運行提供了有效的依據，同時也為汽輪機